Was ist die theoretische maximale Anzahl bewohnbarer Planeten in einem Sonnensystem?

Im DC-Comic-Universum ist das Vega-System ein Sonnensystem um den Stern Vega (Alpha Lyrae), das mit Dutzenden von bewohnbaren Planeten dargestellt wird. Obwohl es eine unplausibel große Zahl zu sein scheint, frage ich mich: Welcher Sterntyp und welche Anordnung erlaubt die theoretische maximale Anzahl von bewohnbaren Planeten (oder planetengroßen Monden) in einem Sonnensystem?

Ich vermute, dass die Antwort wahrscheinlich mehrere massive Super-Jupiter-Planeten beinhalten würde, die in der Goldilocks-Zone des Sterns kreisen, von denen jeder mehrere bewohnbare Monde hat, sowie mehr bewohnbare Planeten in ihren L4- und L5-Lagrange-Punkten, aber ich ' Bin in Mathe nicht versiert genug, um es selbst auszurechnen.

Da die Sternmasse umgekehrt proportional zur Lebensdauer des Sterns ist (oder zumindest negativ mit der Lebensdauer korreliert, wenn sie nicht streng umgekehrt proportional ist - wiederum nicht mit Mathematik vertraut), hat man einen supermassereichen Stern mit einer großen Goldilocks-Zone ist nicht hilfreich, wenn der Stern stirbt, bevor sich Leben entwickelt, also müsste er eine Lebensdauer von mindestens mehreren Milliarden Jahren haben, damit das Leben beginnen kann.

Dies ist zumindest umständlich, wenn nicht gar unmöglich, ohne eine bestimmte Sternmasse zu beantworten, mit der wir arbeiten können. Möchten Sie, dass wir unsere Arbeit auf Vega selbst stützen? Sind wir in diesem Zusammenhang auf einen einzigen Stern im System beschränkt?
Als Beispiel aus der realen Welt hat Trappist-1 3 Planeten in der bewohnbaren Zone , aber es gibt eine Menge Faktoren.
@ AndyD273 Je nachdem, wie großzügig Sie Ihre bewohnbare Zone definieren, hat unser eigenes Sonnensystem 3 Planeten in seiner CHZ.
Ihr Fragentitel sagt Planeten, aber Ihr Textkörper impliziert, dass Monde ebenfalls akzeptabel sind. So oder so ist für Ihre Frage in Ordnung, aber bitte machen Sie es deutlich.
Ich bin damit einverstanden, dass die Frage keinen Stern oder gar einen Sterntyp angibt, da es Teil der Frage ist, herauszufinden, welcher Sterntyp und seine Spezifikationen die bewohnbarsten Körper unterstützen können.
Muss das ein natürliches System sein?
@StarfishPrime Ich denke, die Definition von "Goldilocks Zone", obwohl sie einmal Mars und Venus eingeschlossen hat, wurde kürzlich neu definiert, um sie auszuschließen. Der Fall von TRAPPIST-1 verwendet meiner Meinung nach die neueren Modelle von dem, was innerhalb der Goldilocks-Zone betrachtet wird. Dies definiert jedoch nicht, was „bewohnbar“ ist, da sich Gasriesenmonde als bewohnbar erweisen könnten, insbesondere wenn Sie beginnen, alternative Formen des Lebens in Betracht zu ziehen.
Es gibt keine "Theorie", die man auf dieses Problem anwenden könnte, um eine harte wissenschaftliche Antwort zu erhalten. Das ist rein meinungsbasiert. Auch der Begriff „bewohnbare Zone“ hat eine sehr vage Bedeutung.
@Cyn Ein "bewohnbarer Planet" für diese Frage kann als ein Sternkörper (Planet, Mond usw.) angesehen werden, der ausreichend groß ist, um eine atembare Atmosphäre an seiner Oberfläche zu halten, und eine Temperatur aufweist, die das Vorhandensein von flüssigem Wasser zulassen würde .
Und ohne andere Faktoren, die das unbewohnbar machen würden (z. B. massive Mengen ionisierender Strahlung von anderen Objekten).
Sie haben dies viel zu breit gelassen, ohne einen tatsächlichen, festen, stellaren Bezugspunkt, von dem wir ausgehen können, wo immer wir wollen.
@Ash Ich habe die Frage gelesen als "wähle den Stern, um die Anzahl der bewohnbaren Körper zu maximieren".
@SRM Abgesehen davon, dass der Stern nicht angegeben ist, kann die Anzahl der Sterne, die wir möglicherweise verwenden, nicht begrenzt werden.
@ash und doch hat es jemand geschafft, eine spektakuläre Antwort zu liefern.
@SRM Nein, sie haben Jurajs jetzt gelöschte Nur-Link-Antwort kopiert, während sie mehr Material von der fraglichen Website auf die Seite gestellt haben. Nur weil jemand anderes die Frage bereits ohne Einschränkungen oder wirkliche Ambitionen betrachtet hat, da sie keine Sterne, sondern ein supermassives Schwarzes Loch verwendet, ist dies keine klare Frage.
@Ash schien mir ziemlich klar zu sein, weshalb ich nicht für das Schließen gestimmt habe. Die Frage ist eine gute Frage, eine, die wahrscheinlich viele Leute stellen würden und an deren Antwort sie interessiert wären. Eine gute Frage hat vielleicht nicht alle Einschränkungen, die ein Experte bieten würde, aber das ist die Aufgabe einer guten Antwort.

Antworten (3)

Dies basiert auf den Informationen, die in dem von Juraj bereitgestellten Link zu finden sind .

Die Antwort lautet: 2.862.106 Erden in der Goldilocks-Zone

Wie man 2.862.106 Erden in bewohnbare Umlaufbahnen bringt: Regeln, sie müssen alle genau die gleiche Masse haben.
Mehrere Planeten können sich in derselben Umlaufbahn befinden, solange es mindestens 7 gibt und sie mindestens 12 Hügel voneinander entfernt sind.
Sie können Ringe enger zusammenpacken, wenn abwechselnde Ringe in entgegengesetzte Richtungen kreisen.

Beginnen Sie zunächst mit einem supermassiven Schwarzen Loch mit 1.000.000 Sonnenmassen.
Der Schwarzschild-Radius dieses Schwarzen Lochs beträgt 0,02 AE oder 3.000.000 km. Die nächste stabile Umlaufbahn beträgt 0,06 AE.
Bringen Sie die Sonne bei 0,2 AE in eine Umlaufbahn um sie herum. Das Schwarze Loch sendet natürlich kein Licht aus, aber die Sonne wird es tun, also wird uns dies eine bewohnbare Zone geben. Natürlich werden die Gezeitenkräfte auf die Sonne sie in eine Akkretionsscheibe zerreißen, aber sie wird immer noch Licht aussenden.

Aufgrund der 1.000.001 Sonnenmassen des Systems Schwarzes Loch/Sonne ist der Hügelradius jeder Erde um 1/100 kleiner als um die Sonne selbst. Sie können also 4154 Planeten in jeden Planetenring setzen.
Wenn alternierende Ringe rückläufig sind, können Sie 689 Ringe in die bewohnbare Zone der Sonne legen.

Alternativ könnten Sie vermeiden, dass die Sonne in eine Akkretionsscheibe zerrissen wird, indem Sie einen Ring aus 9 Sonnen in gleichmäßigen Abständen in einer Umlaufbahn bei 0,5 AE haben. Die zusätzliche Sonnenstrahlung würde die bewohnbare Zone etwas nach außen drängen, aber ansonsten bleibt die Anzahl der Planeten und die Anzahl der Umlaufbahnen gleich.

Eine andere Möglichkeit wäre, die Sonnen nach außen zu stellen, wobei 36 von ihnen in einem Ring bei 6 AE kreisen. Dies würde bedeuten, dass jeder Planet von allen Seiten Licht bekommen würde, was bedeutet, dass es niemals Nacht geben würde.

Nachteile:

  1. In der Natur werden Sie so ein System nicht finden.
  2. Jeder Planet würde sehr schnell umkreisen und das Schwarze Loch alle 9 Stunden anstatt 365 Tage umkreisen. Die Planeten würden sich also bei etwa 0,1 ° C bewegen.
  3. Planeten in anderen Umlaufbahnen würden unterschiedlich von der Relativitätstheorie beeinflusst, und Menschen auf Planeten mit engeren Umlaufbahnen würden langsamer altern als Menschen auf weiter entfernten Umlaufbahnen.
  4. Aufgrund der damit verbundenen Orbitalgeschwindigkeiten könnten Sie niemals einen Planeten in einer anderen Umlaufbahn besuchen. Aber es gibt über 4000 Planeten in Ihrer Umlaufbahn, und sie wären relativ zu Ihnen stationär und nur etwa die Entfernung von Erde und Mond voneinander entfernt, sodass die Reise zwischen ihnen fast trivial wäre. Wenn sie durch die Gezeiten gesperrt würden, könnten Sie mit einem Weltraumaufzug zwischen ihnen reisen.
Das klingt, als sollte es in einem Roman von Iain Banks stehen.
Meine Antwort wurde entfernt, die Quelle war der Blog "The Ultimate Solar System": planetplanet.net/the-ultimate-solar-system . Danke.
@Juraj Hat es oben hinzugefügt. Superinteressante Informationen!
@Juraj wie entfernt? Von wem? Warum? Hast du dich selbst gelöscht?
@Loduwijk macht nichts, ich habe dort keine Details angegeben und es war gegen die Richtlinien
Wie schlimm wäre die Hawking-Strahlung des Schwarzen Lochs in der Neun-Sonnen-Variante? Würden die Erdäquivalente sich Sorgen machen müssen, dass ihre Atmosphäre ionisiert und abgetragen wird oder ihre Oberflächen durch Gammastrahlung gebacken werden?
@ nick012000 Das ist eine gute Frage, aber meiner Lektüre nach würde das Problem nicht von der Falkenstrahlung herrühren. Die Theorien scheinen zu besagen, dass Hawking-Strahlung wahrscheinlich eine niedrige Temperatur und niedrige Energie hat. In der Einzelsternvariante, bei der der Stern zu einer Akkretionsscheibe wird, würden Sie wahrscheinlich Röntgenstrahlen und dergleichen in der Nähe der Pole der Schwarzen Löcher bekommen, aber ich weiß nicht, ob/wie stark dies die Planeten beeinflussen würde. In der 9-Sonnen-Version würden Sie viel mehr Sonneneinstrahlung bekommen, weshalb die bewohnbare Zone nach hinten verschoben wird. Mit zunehmendem Abstand verringert sich die Strahlungsmenge. Auch Magnetfelder spielen eine Rolle.
Die Hawking-Strahlung eines Schwarzen Lochs stellarer Größe ist überhaupt kein Problem. Seine Temperatur ist niedriger als die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Aber die Gammastrahlenemissionen der Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch machen mir Sorgen. Ein Planet, der ständig von Gammastrahlen gegrillt wird, ist nicht gerade bewohnbar ... Die drängendste Frage wäre also: Wie schnell würde das Schwarze Loch dem Stern Materie stehlen? Und wie viel Gammastrahlung würde diese Materie erzeugen, die sich spiralförmig zu ihrer ewigen Ruhe bewegt?
@cmaster Da dies von Natur aus ein künstlich entworfenes und hergestelltes System ist, gehe ich davon aus, dass es zumindest im zweiten und dritten Szenario keine Akkretionsscheibe gibt. Wenn der Sternring eine stabile Umlaufbahn hat und kein Stoffaustausch stattfindet, dann gäbe es keine Akkretionsscheibe .
Ja, natürlich muss das System so eingerichtet werden, dass die Akkretionsscheibe vermieden wird. Ich hätte die Frage anders formulieren sollen: Wie weit müssen die Sterne vom Schwarzen Loch entfernt sein, um den Massenraub auf ein erträgliches Maß zu reduzieren?
Ich denke, wenn Sie dieses Maß an astronomischer Ingenieurskraft haben, würde ich mich fragen, warum Sie nicht einfach eine riesige Dyson-Sphäre oder einen Schwarm bauen, was viel sicherer erscheint und in gewisser Weise was ist das ist sowieso. Selbst ~3 Millionen Erden haben insgesamt nur eine Oberfläche von 1.5 × 10 9   M M 2 , aber ein vollwandiger Dyson mit einem Radius von 150 000 mm (etwa der Erdumlaufbahn) gibt Ihnen ungefähr 3 × 10 11   M M 2 , etwa 200-mal mehr und noch viel besser kontrollierbar.
@The_Sympathizer Weil es um die maximal mögliche Anzahl von Planeten in einer bewohnbaren Zone ging, nicht um eine Dyson-Hülle. :) Hier gibt es Prinzipien, die verwendet werden könnten, um eine geringere Anzahl von Planetensystemen herzustellen, möglicherweise ohne die Nachteile, die dieses System hat, aber darum ging es in der Frage nicht. Dyson Shells und Dyson Rings haben einen Fehler, wo sie instabil sind, da der Stern nach allen Seiten zieht und sie sich technisch gesehen nicht in der Umlaufbahn befinden. Es muss ständig korrigiert werden. Ein Dyson-Schwarm ist besser, aber nicht für Wohnraum innerhalb der begrenzten bewohnbaren Zone.
Ich glaube nicht, dass das funktionieren wird: Abgesehen davon, dass sie das Licht der Sonne verdunkeln, bilden die Planeten in den Ringen jetzt eine Akkretionsscheibe. Was hält die Planeten davon ab, sich gegenseitig anzuziehen und zu kollidieren? Dies ist im Grunde eine groß geschriebene Klemperer-Rosette, die zum Zusammenbruch neigt.
@LSerni Ich weiß nichts über die Planeten, die Akkretionsscheiben bilden, aber die Finsternisse werden aufgrund der Größe der Sterne kein wirkliches Problem sein. Wir bekommen keine Sonnenfinsternisse von der Venus, weil die Sonne so groß ist, dass sie nicht genug Licht blockieren kann. Im Sternenring des Innen- oder Außenmodells wird es so viel Sonnenstrahlung geben, dass ein Schattenwurf eines Planeten auf einer anderen Umlaufbahn unbedeutend sein wird. Da die Klemperer-Rosette instabil ist, müssen sie alle genau die gleiche Masse haben. Es muss ein künstliches, verwaltetes System sein.
@LSerni Deshalb ist das Zentrum ein supermassives Schwarzes Loch - es macht die Dinge viel stabiler.
Mehr als 2 Jahre zu spät dafür, aber ich bin mir nicht sicher, wie schwierig es sein wird, zwischen den Umlaufbahnen zu reisen. Die Umlaufbahn, die dem Schwarzen Loch am nächsten ist, wird bei 0,1 c liegen, wobei jede nachfolgende Umlaufbahn relativ langsamer ist. Das Schlüsselwort hier ist relativ, denn der relative Geschwindigkeitsunterschied zwischen einer Umlaufbahn bei 0,1 c und einer bei 0,08 c beträgt 0,02 c, was 5.995.849,16 m/s oder ~6 km/s entspricht. Angesichts der Tatsache, dass der schnellste jemals von Menschenhand gebaute Satellit Geschwindigkeiten von über 100 km/s erreicht hat, sehe ich nicht ein, dass das Reisen zwischen Welten auf unterschiedlichen Umlaufbahnen ein unüberwindbares Problem darstellt.
@Baron_vonCernogratz Es ist eine Weile her, aber wenn ich mich richtig erinnere, muss jeder Planetenring zu den Ringen auf jeder Seite rückläufig sein (in die entgegengesetzte Richtung kreisen), um eine maximale Packung zu erreichen. Es ist also eher so, dass die Planeten in diesen Ringen mit mehr als 0,2 °C auf Sie zukommen. Ich weiß auch, dass ich ein schmutziger Benutzer von imperialen Einheiten bin, aber wenn Sie m / s in km / s umwandeln, teilen Sie nicht einfach durch 1000? Es wäre also ein Unterschied von ~ 6000 km / s zwischen Ringen, selbst wenn sie nicht rückläufig wären? Sorry, wenn ich das vermasselt habe. :) Danke für den Kommentar!
@Baron_vonCernogratz. Da hast du drei Nullen verloren. Und Sie müssen den nächsten Ring umgehen, weil er in die andere Richtung geht. Sie sehen also 12.000 km / s passend. Ich glaube auch nicht, dass Aerobraking auf einem Planeten einen bedeutenden Biss daraus machen kann.
Huch! Ich weiß nicht, wie ich das übersehen habe, aber ja, du hast recht. Danke.

KURZE ANTWORT:

Es ist unmöglich, eine Antwort auf Ihre Frage zu berechnen, daher gehe ich davon aus, dass Sie keine harten wissenschaftlichen Antworten auf Ihre spezifische Frage erhalten werden. Es ist jedoch möglich, dass Experten Berechnungen zu einigen einschränkenden Faktoren anstellen.

LANGE ANTWORT:

Soweit ich weiß, gibt es keine theoretische Höchstzahl bewohnbarer Planeten in einem Sternensystem. Sternensysteme mit bewohnbaren Planeten werden wahrscheinlich seltener, wenn die Anzahl bewohnbarer Planeten zunimmt, so dass es statistisch immer weniger wahrscheinlich wird, Sternensysteme mit mehr bewohnbaren Planeten zu finden, und das Auffinden eines Sternensystems mit mehr als einer bestimmten Anzahl wahrscheinlich äußerst unwahrscheinlich wird.

Niemand hat tatsächlich bewohnbare Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt, da es mit der derzeitigen Technologie unmöglich ist zu sagen, ob ein Exoplanet bewohnbar ist oder nicht.

Aber Astronomen haben einige ungefähr erdgroße Planeten entdeckt, die innerhalb der bewohnbaren Zonen ihrer Sterne kreisen, und betrachten diese Planeten als potenziell bewohnbare Planeten. Weitere solcher Planeten werden entdeckt. Irgendwann in der Zukunft wird jeder dieser potenziell bewohnbaren Planeten entweder als unbewohnbar oder als bewohnbar eingestuft werden, wenn weitere Beweise für ihren Zustand entdeckt werden.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_potentially_habitable_exoplanets[1]

Derzeit ist nicht bekannt, wie häufig bewohnbare Planeten sind und wie viel Prozent der Sternensysteme also auch nur einen bewohnbaren Planeten haben. Und natürlich sind Systeme mit einem bewohnbaren Planeten wahrscheinlich häufiger als Systeme mit zwei bewohnbaren Planeten, die wahrscheinlich häufiger sind als Sonnensysteme mit drei bewohnbaren Planeten und so weiter.

Irgendwann in der Zukunft haben Astronomen vielleicht viele bewohnbare Exoplaneten entdeckt und können berechnen, wie viel Prozent der Sternensysteme jeweils einen bewohnbaren Planeten haben, wie viel Prozent der Sternensysteme jeweils zwei bewohnbare Planeten haben, wie viel Prozent der Sternensysteme jeweils drei bewohnbare Planeten haben , usw.

Und dann könnten sie eine Obergrenze für bewohnbare Planeten in einem einzelnen Sternensystem berechnen, das wahrscheinlich unter tausend Sternensystemen oder unter einer Million Sternensystemen zu finden ist, und so weiter. Sie sollten in der Lage sein, die größte Anzahl bewohnbarer Planeten in einem einzigen Sternensystem zu berechnen, die wahrscheinlich in der Milchstraße, unserer Galaxie, mit ihren Hunderten von Milliarden von Sternensystemen zu finden ist.

Sie konnten sogar die größte Anzahl bewohnbarer Planeten in einem einzigen Sternensystem berechnen, die wahrscheinlich im gesamten beobachtbaren Universum mit seinen Hunderten von Milliarden Galaxien zu finden ist.

Aber niemand wird jemals in der Lage sein, die größte Anzahl bewohnbarer Planeten in einem einzigen Sternensystem zu berechnen, die wahrscheinlich im gesamten tatsächlich existierenden Universum zu finden sind, das sich weit über das beobachtbare Universum hinaus erstreckt, bis Wissenschaftler eine viel genauere Vorstellung von der Größe haben das eigentliche Universum.

Und natürlich werden Berechnungen, die auf den relativen Häufigkeiten von beobachteten Sternensystemen mit einem, zwei, drei, vier usw. bewohnbaren Planeten basieren, wahrscheinlich immer ungenauer für Sternensysteme mit einer höheren Anzahl von bewohnbaren Planeten, also Berechnungen für die Häufigkeit von Sternensysteme mit sieben oder acht oder neun usw. bewohnbaren Planeten würden zunehmend ungenauer. Hier sind einige grobe Schätzungen der Häufigkeit von Sonnensystemen mit unterschiedlich vielen bewohnbaren Planeten. Diese Schätzungen sind völlig willkürlich, nur um zu veranschaulichen, wie es möglicherweise funktionieren könnte:

I-System mit 1 bewohnbaren Planeten für jeweils 10 Sterne.

1 System mit 2 bewohnbaren Planeten pro 100 Sterne.

1 System mit 3 bewohnbaren Planeten pro 1.000 Sterne.

1 System mit 4 bewohnbaren Planeten pro 10.000 Sterne.

1 System mit 5 bewohnbaren Planeten pro 100.000 Sterne.

1 System mit 6 bewohnbaren Planeten pro 1.000.000 Sterne.

1 System mit 7 bewohnbaren Planeten pro 10.000.000 Sterne.

Eine statistisch durchschnittliche zufällige Gruppe von 10.000.000 Sternen sollte also 1 System mit 7 bewohnbaren Planeten, 10 Systeme mit 6 bewohnbaren Planeten, 100 Systeme mit 5 bewohnbaren Planeten, 1.000 Systeme mit 4 bewohnbaren Planeten, 10.000 Systeme mit 3 bewohnbaren Planeten, 100.000 Systeme mit 2 haben bewohnbare Planeten und 1.000.000 Systeme mit 1 bewohnbaren Planeten.

Es gäbe insgesamt 1.111.111 Systeme mit einem oder mehreren bewohnbaren Planeten und 8.888.889 Sternensysteme ohne bewohnbare Planeten in der Gruppe der 10.000.000 Sternensysteme.

Das ist nur ein Beispiel für eine willkürliche Verteilung von Sternensystemen mit unterschiedlich vielen bewohnbaren Planeten.

Daher müsste jeder bewohnbare Planet in einer ganzen Galaxie entdeckt werden, um eine genaue Antwort auf die Frage zu geben, was die größte Anzahl bewohnbarer Planeten in einem einzelnen Sternensystem in dieser Galaxie ist.

Als ich ein Kind war, liebte ich alte Science-Fiction-Geschichten, in denen es mehrere bewohnbare Planeten im Sonnensystem der Erde gab, obwohl die Wahrscheinlichkeit dafür mir damals zweifelhaft erschien und Astronomen zweifelhaft erschien, selbst als diese Geschichten geschrieben wurden.

Venus, Erde und Mars waren in vielen dieser alten Science-Fiction-Geschichten alle für Menschen bewohnbar.

Viele Geschichten hatten sogar andere bewohnbare Welten im Sonnensystem. Jeder Planet von Merkur bis Pluto war für Menschen bewohnbar und/oder hatte in mindestens einer alten Science-Fiction-Geschichte, an die ich mich erinnere, einheimisches Leben. Die Riesenplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun hatten feste Oberflächen, auf denen Erdmenschen laufen konnten, und waren in einigen alten Geschichten bewohnbar. Zu den bewohnbaren natürlichen Satelliten gehörten der Mond (obwohl normalerweise in der Vergangenheit), Jupiters große Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto, Saturns Mond Titan und vielleicht andere und Neptuns großer Mond Triton.

Ich habe einmal eine Frage darüber gestellt, welche Science-Fiction-Geschichte in unserem Sonnensystem die natürlichste Bewohnbarkeit hat. https://scifi.stackexchange.com/questions/94599/which-science-fiction-work-had-the-most-habitable-worlds-in-our-solar-system[1]

Bereits 1964 wurde auf Ihre Frage eine Art Antwort gegeben. Stephen Doles Habitable Planets for Man (1964, 2009) war eine detaillierte Analyse der Faktoren, die die Bewohnbarkeit von Planeten und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Planet bewohnbar ist, beeinflussen.

Laut Dole gab es eine Grenze dafür, wie dicht die Umlaufbahnen von Planeten in einem Sternensystem sein konnten, aufgrund von Gravitationswechselwirkungen zwischen dem Stern und den Planeten, die dazu führen würden, dass Planeten, die zu nahe an anderen kreisen, kollidieren oder ausgestoßen werden das System. Ich glaube, die Größe der exklusiven Zone eines Planeten wäre größer, je geringer die Gravitationskraft des Sterns auf ihm ist, und geringer, je höher die Gravitationskraft des Sterns auf dem Planeten ist.

Laut Dole ist die stellare Bewohnbarkeitszone der Sonne etwa halb voll von den Ausschlusszonen von Planeten und etwa halb leer. Wenn also die Planeten innerhalb der stellaren Bewohnbarkeitszone der Sonne so dicht wie möglich gepackt wären, wobei sich die Ränder ihrer Ausschlusszonen gerade berühren, könnten etwa doppelt so viele Planeten in der Bewohnbarkeitszone der Sonne sein, wie tatsächlich vorhanden sind.

Unter der Annahme, dass es drei Planeten in der stellaren Bewohnbarkeitszone der Sonne gibt, könnte ein Stern genau wie die Sonne mit einem Spektraltyp G2V und einer zirkumstellaren bewohnbaren Zone der gleichen Größe fünf, sechs oder sieben Planeten in seiner zirkumstellaren bewohnbaren Zone haben, obwohl dies der Fall wäre ein seltenes Ereignis sein. Und unter Sternen, die fünf, sechs oder sieben Planeten in ihren stellaren Bewohnbarkeitszonen haben, würden einige alle fünf, sechs oder sieben dieser Planeten tatsächlich bewohnbar haben, obwohl das selten wäre.

Ein massereicherer Stern als die Sonne wäre leuchtender und daher wäre seine stellare Bewohnbarkeitszone breiter und könnte mehr Planeten enthalten.

Aber Dole wies auf ein Problem mit massereicheren und damit leuchtenderen Sternen hin. Massereichere Sterne verschmelzen Wasserstoff schneller als proportional zu ihrer Masse. Also geht ihnen der Brennstoff früher aus als weniger massereichen Sternen, und wenn ihnen der Wasserstoffbrennstoff ausgeht, verlassen sie die Hauptreihenphase der Sternexistenz und schwellen zu roten Riesensternen an und schrumpfen schließlich zu weißen Zwergsternen, Veränderungen, die absterben sollten jegliches Leben auf ihren bewohnbaren Planeten und machen diese Planeten unbewohnbar, selbst wenn diese Veränderungen diese Planeten nicht vollständig zerstören. Die massereicheren Sterne durchlaufen auch noch schlimmere Stadien, wie sie zu Novas und Supernovas werden, die ihre Planeten mit noch größerer Wahrscheinlichkeit vollständig zerstören.

Dole schätzte, dass ein Planet für Menschen erst bewohnbar werden würde, wenn er mindestens drei Milliarden (3.000.000.000) Erdjahre alt wäre, und das wäre wahrscheinlich selten, weil die Erde für Menschen erst bewohnbar wurde, als sie viel älter war. Ein Stern müsste also in der Lage sein, mindestens drei Milliarden (3.000.000.000) Erdenjahre im Hauptreihenstadium zu bleiben, um bewohnbare Planeten zu haben.

Astrophysikalischen Berechnungen zufolge können Sterne mit einer höheren Masse als der Spektralklasse F nicht länger als drei Milliarden (3.000.000.000) Erdenjahre ruhige Hauptreihensterne bleiben. Dole glaubte, dass selbst die massereichsten und leuchtendsten Sterne vom Typ F nicht drei Milliarden (3.000.000.000) Erdenjahre lang auf der Hauptreihe bleiben würden. Dole entschied, dass die massereichsten Sterne, die so lange auf der Hauptreihe bleiben konnten, entweder F2-Sterne (weniger massereich als F0-Sterne) oder F5-Sterne (weniger massereich als F2-Sterne) waren, ich vergesse welche.

Dies war sehr enttäuschend. Dies bedeutete, dass die meisten der berühmtesten Sterne am Himmel nicht lange genug Hauptreihensterne bleiben konnten, um ihre Planeten bewohnbar zu machen. Es sei denn, hochentwickelte Zivilisationen haben bereits bewohnbare Planeten in eine Umlaufbahn um diese Sterne gebracht oder die Planeten, die diese Sterne bereits umkreisen, terraformiert.

Also stellte ich mir vor, dass möglicherweise ein kleiner Prozentsatz der F-Typ-Sterne die maximale Anzahl von Planeten in ihren bewohnbaren Zonen haben würde und auch über 3.000.000.000 Erdjahre alt sein würde und auch alle ihre Planeten in der bewohnbaren Zone haben würde tatsächlich für Menschen bewohnbar. Vermutlich ein sehr kleiner Teil davon.

Und ich schätze, wenn es zwei identische Sterne vom Typ F gäbe, die eng genug umeinander kreisen - vielleicht fünf oder zehn Millionen Meilen voneinander entfernt -, könnten sie bewohnbare Planeten haben, die beide in einer bewohnbaren Zone umkreisen, deren Grenzen das 1,41-fache der Grenzen von betragen würden eine bewohnbare Zone für nur einen dieser F-Typ-Sterne. Ein Planet, der beide Sterne in einem Doppelsternsystem umkreist, soll eine zirkumbinäre oder P-Typ-Umlaufbahn haben.

Astronomen haben jetzt Planeten entdeckt, die in P-Typ- oder Zirkumbinärbahnen um Doppelsterne kreisen.

Und jahrzehntelang glaubte ich, dass ein solches Sternensystem möglicherweise bis zu zehn oder zwölf Planeten haben könnte, die für Menschen bewohnbar sind, und dass solche wünschenswerten Sternensysteme sehr, sehr selten wären.

Wikipedia hat einen Artikel namens Circumstellar habitable zone.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone[2]

Die Breite oder die inneren und äußeren Grenzen der zirkumstellaren bewohnbaren Zone oder "Goldlöckchenzone" eines Sterns werden normalerweise in Astronomischen Einheiten oder AE angegeben.

Eine Astronomische Einheit oder AE ist die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne. Es ist definiert als genau 149.597.870.700 Meter oder 149.597.870,7 Kilometer oder 92.955.807 Meilen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_unit[3]

Wenn ein Stern die X-fache Leuchtkraft der Sonne hat, sollte seine zirkumstellare habitable Zone das X-fache der inneren und äußeren Grenzen und damit der Gesamtbreite der zirkumstellaren habitablen Zone der Sonne haben. Um also die Größe der zirkumstellaren habitablen Zone eines Sterns abzuschätzen, würde man einfach herausfinden, wie hell er im Vergleich zur Sonne ist, und dann die Größe der zirkumstellaren habitablen Zone der Sonne mit diesem Betrag multiplizieren oder dividieren.

Abgesehen davon, dass es nicht viel Einigkeit über die Größe der zirkumstellaren habitablen Zone der Sonne gibt.

Der Wikipedia-Artikel "Circumstellar habitable zone" enthält einen Abschnitt mit einer Tabelle, in der verschiedene Schätzungen der inneren oder äußeren Ränder oder beider der zirkumstellaren habitablen Zone der Sonne aufgeführt sind.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates[4]

Laut der Tabelle schätzte Dole, dass sich die zirkumstellare habitable Zone der Sonne von 0,725 bis 1,24 AE erstreckte, mit einer Gesamtbreite von 0,515 AE.

Spätere Studien haben stark unterschiedliche innere oder äußere Grenzen oder unterschiedliche Gesamtbreiten vorgeschlagen.

Einige dieser Schätzungen beziehen sich möglicherweise auf Planeten, die von Menschen bewohnbar sind, und andere möglicherweise auf Planeten, die für flüssiges Wasser unter Verwendung von Organismen bewohnbar sind, auch wenn sie für Menschen nicht bewohnbar sind, was einige, aber nicht alle Unterschiede erklärt.

In den letzten Jahrzehnten wurden über 4.000 Planeten in anderen Sternensystemen entdeckt, darunter viele Beispiele dafür, dass mehr als ein Planet denselben Stern umkreist. Und viele Systeme mit zwei oder mehr Exoplaneten haben ganz andere Umlaufbahnen als die in unserem Sonnensystem.

Der Stern mit dem größten bekannten Planetenabstand ist PTFO-8-8695, auch bekannt als CVSO 30. CVSO 30 c ist etwa 662 AE weiter entfernt als CVSO 30 b, und seine Umlaufbahn hat etwa das 78.998-fache der großen Halbachse der Umlaufbahn von CVSO 30 b.

Auf dem anderen Extrem hat Kepler-70c eine Umlaufbahn mit einer großen Halbachse, die nur 0,0016 AE (etwa 240.000 km) breiter ist als die große Halbachse der Umlaufbahn von Kepler-70b.

Bei größter Annäherung würde Kepler-70c fünfmal so groß wie der Mond am Himmel von Kepler-70b erscheinen.

Es wird jedoch angenommen, dass die Planeten Kepler-70 b und c wahrscheinlich gar nicht existieren.

https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-70[5]

Das System mit dem kleinsten bekannten Verhältnis zwischen den großen Halbachsen der Umlaufbahnen zweier Planeten ist Kepler-36. Die große Halbachse der Umlaufbahn von Kepler-36c ist nur 1,1127-mal so groß wie die große Halbachse der Umlaufbahn von Kepler-36b.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes[6]

Ich weiß nicht, warum Dole sich in Bezug auf den minimal möglichen Abstand zwischen Planetenumlaufbahnen geirrt hat oder wie viel enger stabile Planetenumlaufbahnen beabstandet sein könnten als in diesen Beispielen.

Ich weiß nicht, ob die Physik der Planetenbahnen mehr vom relativen Abstand oder vom absoluten Abstand der Planetenbahnen abhängt, um zu bestimmen, wie nahe zwei stabile Planetenbahnen sein können.

Die engste bewohnbare Zone für die Sonne ist diejenige, die gegeben ist durch:

Hart, M. H. (1979). "Bewohnbare Zonen über Hauptreihensterne". Ikarus. 37 (1): 351–357.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0019103579901416?via%3Dihub[7]

Da der äußere Rand von Harts bewohnbarer Zone nur 1,0631-mal so weit entfernt ist wie der innere Rand, wäre bei einem Verhältnis der Planetenumlaufbahnen von 1,1127 zu dem der nächsten inneren Umlaufbahn nur Platz für eine stabile Planetenumlaufbahn innerhalb von Harts bewohnbarer Zone.

Die bewohnbare Zone von Hart hat einen inneren Rand bei 0,95 AE und einen äußeren Rand bei 1,01 AE, mit einer Gesamtbreite von nur 0,06 AE. Wenn Planetenumlaufbahnen 0,0016 AE voneinander entfernt wären, könnte es theoretisch 37 oder 38 stabile Planetenumlaufbahnen innerhalb einer solchen bewohnbaren Zone geben, obwohl es äußerst selten sein könnte, dass auch nur ein Planet in einer so engen bewohnbaren Zone umkreist.

Die gebräuchlichste Definition der bewohnbaren Zone der Sonne ist die von:

Kasting, James F.; Whitmire, Daniel P.; Reynolds, Ray T. (Januar 1993). "Bewohnbare Zonen um Hauptreihensterne". Ikarus. 101 (1): 108–118.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103583710109[8]

Die bewohnbare Zone von Kasting ist viel breiter als die von Hart. Kasting bot eine konservative bewohnbare Zone zwischen 0,95 AU und 1,37 AU und eine optimistische bewohnbare Zone zwischen 0,84 AU und 1,67 AU.

Der äußere Rand der konservativen Wohnzone von Kasting ist 1,4421-mal so weit entfernt wie der innere Rand. Unter der Annahme, dass ein Planet am inneren Rand umkreist und dass die Planetenumlaufbahnen jeweils im Mindestverhältnis von 1,1127 mal der Umlaufbahn des nächsten Planeten beabstandet sind:

Der erste Planet würde bei 0,9500 AE umkreisen.

Der zweite Planet würde bei 1,0570 AU umkreisen.

Der dritte Planet würde bei 1,1761 AE umkreisen.

Der vierte Planet würde bei 1,3087 AE umkreisen.

Der fünfte Planet würde bei 1,4562 AE umkreisen, was außerhalb der konservativen bewohnbaren Zone von Kasting liegen würde.

Unter der Annahme, dass das minimal mögliche Verhältnis zwischen den Umlaufbahnen aufeinanderfolgender Planeten 1,1127 beträgt, gibt es Platz für vier stabile Planetenumlaufbahnen innerhalb der konservativen bewohnbaren Zone von Kasting.

Der äußere Rand der optimistischen bewohnbaren Zone von Kasting ist 1,9880-mal so weit entfernt wie der innere Rand. Wenn ein Planet bei 0,84 AE umkreist und die Planetenbahnen alle ein Verhältnis von 1,1127 zur Umlaufbahn des nächsten inneren Planeten haben:

Der erste Planet würde bei 0,8400 AE umkreisen.

der zweite Planet würde bei 0,9937 AE umkreisen.

Der dritte Planet würde bei 1.0400 AU umkreisen.

Der vierte Planet würde bei 1,1572 AE umkreisen.

der fünfte Planet würde bei 1,4327 AU umkreisen.

der sechste Planet würde bei 1,5942 AE umkreisen.

der siebte Planet würde bei 1,7738 AU umkreisen, was außerhalb von Kastings optimistischer bewohnbarer Zone liegen würde.

Unter der Annahme, dass das minimal mögliche Verhältnis zwischen den Umlaufbahnen aufeinanderfolgender Planeten 1,1127 beträgt, gibt es innerhalb der optimistischen bewohnbaren Zone von Kasting Platz für sechs stabile Planetenumlaufbahnen.

Beachten Sie, dass die absoluten Abmessungen der zirkumstellaren bewohnbaren Zone eines Sterns keine Rolle spielen, wenn der minimal mögliche Abstand zwischen stabilen Planetenbahnen durch ihren relativen Abstand bestimmt wird. Nur das Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Grenze der zirkumstellaren bewohnbaren Zone des Sterns spielt eine Rolle dafür, wie viele stabile Planetenbahnen möglicherweise innerhalb der bewohnbaren Zone dieses Sterns liegen könnten.

Die konservative bewohnbare Zone von Kasting ist 0,42 AE dick. Unter der Annahme, dass der minimale Abstand zwischen stabilen Planetenbahnen von ihrem absoluten Abstand und nicht vom relativen Abstand abhängt, und unter der Annahme, dass der minimal mögliche absolute Abstand 0,0016 AE beträgt, gibt es Platz für etwa 262 bis 263 stabile Planetenbahnen innerhalb der konservativen bewohnbaren Zone von Kasting.

Die optimistische bewohnbare Zone von Kasting ist 0,83 AE dick. Unter der Annahme, dass der minimale Abstand zwischen stabilen Planetenbahnen von ihrem absoluten Abstand und nicht vom relativen Abstand abhängt, und unter der Annahme, dass der minimal mögliche absolute Abstand 0,0016 AE beträgt, gibt es Platz für etwa 518 bis 519 stabile Planetenbahnen innerhalb der optimistischen bewohnbaren Zone von Kasting.

Da Kepler-70 b und C möglicherweise nicht existieren, könnten wir den Abstand zwischen den Umlaufbahnen von TRAPPIST-1 f und g, 1.250.000 Kilometer, als absoluten Mindestabstand verwenden. Kastings optimistische bewohnbare Zone für die Sonne ist 0,83 AE oder 124.16.232,7 Kilometer breit und hätte somit Platz für 99,33 Planetenumlaufbahnen im Abstand von 1.250.000 Kilometern.

Wenn der minimale Abstand zwischen Planetenbahnen von ihrem absoluten Abstand und nicht von ihrem relativen Abstand abhängt, bestimmt die absolute Größe der bewohnbaren Zone eines Sterns und nicht ihre relative Größe die maximal mögliche Anzahl stabiler Planetenbahnen darin. Daher nehme ich an, dass, wenn es ein Doppelsystem von F5-Sternen gibt, mit einer kombinierten bewohnbaren Zone, die viel größer ist als die der Sonne, es in der kombinierten bewohnbaren Zone der beiden Sterne vielleicht bis zu 1.000 stabile Planetenbahnen geben könnte.

Natürlich bedeutet das möglicherweise bis zu 1.000 stabile Planetenbahnen in der habitablen Zone eines Systems nicht, dass sich 1.000 erdähnliche Planeten in diesem System in der habitablen Zone oder irgendwo anders im System bilden und in die habitable Zone wandern. Aber es weist auf eine Art theoretisch mögliches Maximum von 1.000 bewohnbaren Planeten hin, die in der kombinierten bewohnbaren Zone eines Systems von binären F5-Sternen umkreisen.

Natürlich gibt es viele Sterne der Spektraltypen A, B und O, die viel größere zirkumstellare bewohnbare Zonen haben als mein Beispiel eines Doppelsternsystems von F5-Sternen. Daher können solche Sterne theoretisch stabile Umlaufbahnen für Tausende von Planeten in ihren bewohnbaren Zonen haben - wenn der Mindestabstand zwischen stabilen Planetenbahnen von ihrem absoluten Abstand und nicht vom relativen Abstand abhängt.

Aber nach aktuellen astrophysikalischen Berechnungen können Sterne der Spektraltypen A, B und O unmöglich lange genug Hauptreihensterne bleiben, um Planeten zu bewohnen oder fortgeschrittene einheimische Lebensformen zu entwickeln. Die einzige Möglichkeit, wie solche Sterne überhaupt interessante Planeten haben könnten - außer möglicherweise Bergbau - wäre, wenn eine fortgeschrittene Zivilisation ihre Planeten terraformte, um sie für fortgeschrittene Lebensformen bewohnbar zu machen, oder wenn eine fortgeschrittene Zivilisation ältere Planeten mit fortgeschrittenem Leben von anderen Sternensystemen verlagerte und diese Planeten in eine Umlaufbahn um diese Sterne bringen.

Eine Möglichkeit, diese Berechnungen zu überprüfen, sind die Konfigurationen verschiedener Familien von Exoplaneten, die denselben Stern umkreisen, wie sie entdeckt wurden.

Laut der Wikipedia-Liste potenziell bewohnbarer Exoplaneten hat TRAPPIST-1 vier Planeten, die in seiner zirkumstellaren bewohnbaren Zone kreisen und somit potenziell bewohnbare Planeten sind.

TRAPPIST-1e umkreist zum Zeitpunkt 1,3153 die Umlaufbahn von TRAPPIST-1d.

TRAPPIST-1f umkreist das 1,3150-fache der Umlaufbahn von TRAPPIST-1e.

TRAPPIST-1g umkreist das 1,25-fache der Umlaufbahn von TRAPPIST-1f.

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1[9]

Wenn der minimal mögliche Abstand zwischen stabilen Planetenumlaufbahnen durch ihren relativen Abstand bestimmt wird und der minimale relative Abstand das 1,25-fache war, könnte es zwei stabile Planetenumlaufbahnen innerhalb der konservativen bewohnbaren Zone von Kasting und drei stabile Planetenumlaufbahnen innerhalb der optimistischen bewohnbaren Zone von Kasting geben.

Wenn der absolute Abstand der Planetenbahnen und nicht ihr relativer Abstand den minimal möglichen Abstand zwischen stabilen Planetenbahnen bestimmen würde, könnten viel mehr Planeten in eine bewohnbare Zone passen.

Die konservative bewohnbare Zone von Kasting ist 0,42 AE breit, und die optimistische bewohnbare Zone von Kasting ist 0,83 AE breit. Da eine AU 149.597.870,7 Kilometer lang ist, ist die konservative bewohnbare Zone von Kasting 62.831.105,69 Kilometer breit und die optimistische bewohnbare Zone von Kasting ist 124.166.232,7 Kilometer breit.

Da TRAPPIST-1g 3.680.000 Kilometer hinter der Umlaufbahn von TRAPPIST-1d umkreist, gibt es drei Bahnlücken auf 3.680.000 Kilometern oder eine Bahnlücke auf 1.226.666,66 Kilometern. Es sollte also ungefähr 51 oder 52 stabile Planetenbahnen in der konservativen bewohnbaren Zone von Kasting und ungefähr 101 oder 102 stabile Planetenbahnen in der optimistischen bewohnbaren Zone von Kasting geben.

Es gab viele Fragen zu hypothetischen bewohnbaren Monden riesiger Exoplaneten. Vielleicht möchten Sie in den Antworten auf einige dieser Fragen nach Verweisen auf andere Quellen suchen, wie z. B. diese Frage:

https://worldbuilding.stackexchange.com/questions/138653/temperature-and-climate-under-the-gas-giant-in-a-tidally-locked-moon/138696#138696[10]

Der Artikel "Exomoon Habitability Constrained by Illumination and Tidal Heating" von Rene Heller und Roy Barnes Astrobiology, Januar 2013, diskutiert Faktoren, die die Bewohnbarkeit von Exomonden beeinflussen.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/[11]

Hinzugefügt am 23.08.2020:

Und es gibt einen Blog namens PlanetPlanet über die Entstehung von Planeten. Es hat einige Abschnitte über Science-Fiction-Welten.

Es hat einen Abschnitt namens Ultimate Solar System mit Beiträgen, die Sonnensysteme mit sukzessive bewohnbareren Planeten entwerfen. https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/[2]

Und je mehr bewohnbare Planeten es in einem dieser Sonnensysteme gibt, desto weniger wahrscheinlich wäre es, dass sich ein solches Sonnensystem auf natürliche Weise bildet, und desto wahrscheinlicher wäre es, dass ein solches Sonnensystem von einem Hoch entwickelt oder konstruiert worden wäre fortgeschrittene Zivilisation.

Wir können uns also ziemlich sicher sein, dass Systeme wie

Das ultimative rückläufige Sonnensystem: https://planetplanet.net/2017/05/01/the-ultimate-retrograde-solar-system/[3]

Das ultimative technische Sonnensystem: https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/[4]

Das ultimative Sonnensystem des Schwarzen Lochs: https://planetplanet.net/2018/05/30/the-black-hole-ultimate-solar-system/[6]

Und:

Das Sonnensystem Million Earth: https://planetplanet.net/2018/06/01/the-million-earth-solar-system/[7]

Wäre absichtlich von fortgeschrittenen Zivilisationen konstruiert worden.

Die Antwort von AndyD273 ist beeindruckend und obwohl ich nicht mit der Mathematik dahinter streiten werde, ist es möglich, noch höher zu gehen:

Erstens basiert es auf einem schwarzen Loch mit einer Masse von einer Million Sonnen. Die größte bekannte ist 40 Milliarden Sonnenmassen. Das sind 33x so viele Planeten pro Umlaufbahn.

Außerdem bot das Originalmaterial zwei Beleuchtungsoptionen – Sterne unter den Planeten und Sterne darüber. Es gibt jedoch keinen Grund dafür, ein oder zu sein - Sie könnten mehrere Sterne haben, die sich mit Bändern von Planeten abwechseln. Ich habe nicht die Computerleistung zur Verfügung, die nötig wäre, um zu sehen, wie viele Ringe Sie hinzufügen können, bevor der Griff des Schwarzen Lochs so schwächt, dass es ein Problem darstellt.

Ich meine, wenn du verrückt werden willst, könntest du mit 40 Milliarden Sonnenmassen anfangen, aber wer hat schon so eine rumliegen...
@ AndyD273 Ich habe diese Größe ausgewählt, weil bekannt ist, dass es eine gibt.
Es war nur ein dummer Witz, hauptsächlich, dass jemand, der über 1 Million Sonnenmassen spricht, denkt, dass 40 Milliarden zu viel sind, wenn beides ziemlich lächerlich ist. Es ist jedoch wahrscheinlich ein guter Punkt; Ein größeres Schwarzes Loch hätte wahrscheinlich ein breiteres stabiles Band für Ringe und könnte wahrscheinlich mehr Planeten in jeden Ring passen.
Was ist die theoretische maximale Anzahl bewohnbarer Planeten in einem Sonnensystem?
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